실리카를 이용한 하수슬러지의 매립지 복토재 활용

서승덕,현재혁,이광연 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

폐기물 매립지의 완벽한 관리를 위해서는 완벽한 시설의 설계와 시공, 운영이 필수적인 요소이다. 이를 위한 한 방법으로 매립시설의 운영 시 발생하는 비산먼지, 악취와 빗물침투 등의 효율적 관리 및 매립장비의 원활한 기동을 위하여 일일복토, 중간복토 및 최종복토 등을 시행하고 있는 실정이다. 이에 소요되는 복토재의 양이 전체 매립장 Volume의 20~30%까지 차지하고 있어 매립지 효율을 떨어뜨리고 있으나, 복토재의 양을 이보다 적게 사용하면 매립연한을 연장시킬 수 있다. 이는 제한된 공간의 매립지 사용에 효율적이어서, 현재 널리 사용되는 일반 흙을 대체 할 수 있는 새로운 복토재의 개발은 반드시 필요하다고 판단되어진다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 시멘트와 같은 자경성을 가진 물질을 활용하여 고화제의 단가를 낮추어 경제성을 도모하고, 이에 더하여 실리카 함유물질을 재활용하여 포졸란 효과를 증대시킴으로서 발열반응에 의한 하수슬러지 건조를 용이하게 하고, 아울러 하수슬러지를 재활용하여 새로운 복토재 개발의 필요성을 충족시키고자 한다. 재활용 가능한 기능성 폐기물을 하수슬러지에 혼합 고화 처리하여 고화 처리된 하수슬러지를 매립지 일일 및 중간 복토재로 활용하는 방안을 연구하기 위해 혼합시료에 대한 물성시험과 환경공학적/지반공학적 시험 등을 실시하여 하수슬러지의 복토재로의 활용성을 평가하여 그 시험 결과를 토대로 종합적으로 검토 해 본 결과 다음과 같은 결론을 도출 할 수 있었다. 하수슬러지에 탄화왕겨와 인산석고, 생석회를 첨가하여 수분 함량 및 색상조절 후 악취유발물질인 암모니아가스 제어물질인 인산을 첨가하여 반응시켜 고화시킨 하수슬러지는 전반적으로 고화처리물의 품질기준인 pH 12.4 이하인 수치를 나타내고 있으므로 고화처리 하수슬러지를 매립지 복토재로의 이용에 있어서 pH에 의한 제약은 문제시 되지 않을 것으로 판단된다. 또한 하수슬러지를 복토재로 활용하기 위해 No. 3의 배합비인 하수슬러지 중량부 100에서 탄화왕겨 10%, 인산석고 5%, 생석회 20%, 인산 7%(원액)를 첨가하여 양생된 고화제를 대상으로 하수슬러지에서 용출의 우려가 있는 중금속 및 미량의 휘발성 오염물질에 대해 용출 시험을 실시한 결과 전 항목에 대하여 기준 이하로 검출되어 하수슬러지로부터의 중금속 용출로 인한 지하수 및 기타 침투수에 2차 오염은 우려되지 않을 것으로 판단된다. 이상의 실험결과로 볼 때 본 연구에서 사용된 하수슬러지의 고화 처리 기술은 우수한 효과를 나타내며 고화 처리된 하수슬러지는 일일 및 중간 복토재에 준하는 토질특성 및 환경성을 나타내었고 환경유해성도 문제시 되지 않아 대용 복토재로의 활용에 적합한 것으로 평가되었다. 또한 하수슬러지를 매립장 복토재로 재활용함으로써 해양투기가 금지된 슬러지의 처분의 어려움을 해결하고 슬러지 처리·처분을 위한 매립장 및 소각장에 유입되는 폐기물을 감소시켜, 매립장 수명 연장과 복토재 구입 및 확보의 어려움을 덜어주어 상당한 경제적 효율성도 기대할 수 있다.

하수슬러지 처리시설 공법별 특성 사례 분석

김태동,최동혁,박종웅 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

하수슬러지 처리의 상당부분을 차지하던 해양투기가 금지된 이후 육상처리로 전환되면서 하수슬러지의 처리비용은 2배 수준으로 상승하였다. 따라서 하수슬러지의 발생 저감에 이은 처리비용의 절감, 나아가 효율적인 자원화 및 에너지화가 중요한 과제로 부상하였다. 현재 전국에 설치되어 있는 하수슬러지 처리시설의 공법은 건조(건조연료화, 건조자원화, 건조혼소, 건조화 등을 포함), 고화, 부숙화, 소각, 탄화 등으로 분류할 수 있다. 최근 하수슬러지의 자원화 관심이 증대하면서 부숙화와 건조연료화, 탄화 등의 공법이 주목을 받고 있는데 높은 함수율의 하수슬러지를 건조시키는데 많은 연료비가 필요하다는 점이 문제가 되고 있다. 이에 대한 대책의 일환으로 건조비용을 줄이기 위한 다양한 방법이 강구되고 있으나 하수슬러지 처리시설의 운영 시 이에 대한 분석 자료가 충분히 파악되지 못하고 있는 실정이다. 환경에 미치는 영향과 자원화의 경제성이라는 양면 인자의 분석이 이루어져야 실질적인 자원화 공법의 타당성이 평가될 수 있다. 본 연구에서는 하수슬러지 처리시설에서 채택하고 있는 각종 공법 별 특성을 비교 분석하고, 시범지역의 공법 별 처리시설 운영 실태를 분석함으로써 자원화를 지향하는 현 정책의 문제점과 개선사항을 도출하고자 하였다. 하수슬러지 처리시설의 공법 별 처리용량, 사업비, 개소 당 규모 등 기본 인자를 토대로 현황을 조사하고 시범지역에서 공법 별 하수슬러지 처리시설의 세부 운영 자료를 분석, 평가하였다. 또한 각 처리시설의 문제점을 조사하여 개선사항을 도출하고 효율적인 하수슬러지 처리와 자원화를 위한 전망을 제시하였다.

하수슬러지 처리시설 공법별 특성 사례 분석

김태동,박종웅,최동혁 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

하수슬러지 처리의 상당부분을 차지하던 해양투기가 금지된 이후 육상처리로 전환되면서 하수슬러지의 처리 비용은 2배 수준으로 상승하였다. 따라서 하수슬러지의 발생 저감에 이은 처리비용의 절감, 나아가 효율적인 자원화 및 에너지화가 중요한 과제로 부상하였다. 현재 전국에 설치되어 있는 하수슬러지 처리시설의 공법은 건조(건조연료화, 건조자원화, 건조혼소, 건조화 등을 포함), 고화, 부숙화, 소각, 탄화 등으로 분류할 수 있다. 최근 하수슬러지의 자원화 관심이 증대하면서 부숙화와 건조연료화, 탄화 등의 공법이 주목을 받고 있는데 높은 함수율의 하수슬러지를 건조시키는데 많은 연료비가 필요하다는 점이 문제가 되고 있다. 이에 대한 대책의 일환으로 건조비용을 줄이기 위한 다양한 방법이 강구되고 있으나 하수슬러지 처리시설의 운영 시 이에 대한 분석 자료가 충분히 파악되지 못하고 있는 실정이다. 환경에 미치는 영향과 자원화의 경제성이라는 양면 인자의 분석이 이루어져야 실질적인 자원화 공법의 타당성이 평가될 수 있다. 본 연구에서는 하수슬러지 처리시설에서 채택하고 있는 각종 공법 별 특성을 비교 분석하고, 시범지역의 공법 별 처리시설 운영 실태를 분석함으로써 자원화를 지향하는 현 정책의 문제점과 개선사항을 도출하고자 하였다. 하수슬러지 처리시설의 공법 별 처리용량, 사업비, 개소 당 규모 등 기본 인자를 토대로 현황을 조사하고 시범지역에서 공법 별 하수슬러지 처리시설의 세부 운영 자료를 분석, 평가하였다. 또한 각 처리시설의 문제점을 조사하여 개선사항을 도출하고 효율적인 하수슬러지 처리와 자원화를 위한 전망을 제시하였다.

소화조 효율개선 및 에너지 자원화사업 타당성 평가

이기영,이상협,조영무,최기석 경기연구원 2011 정책연구 Vol.2012 No.14

본 연구는 하수슬러지의 해양투기 금지에 대처하고 장기적으로 안정적인 슬러지 처리와 하수처리장 슬러지에서 에너지 생산을 극대화하기 위해 경기도내 소화조를 운영하고 있는 하수처리시설의 소화조효율 개선을 위해 수행되었다. 또한 소화조의 효율개선을 통해 생산된 소화가스의 활용방안과 소화슬러지의 감량화 관점에서 사업의 타당성을 분석하였다. 연구 결과, 5개 하수처리장에서 소화효율이 저조한 것으로 조사되었으며, 이를 개선하기 위해서는 첫째, 일반적으로 사용되는 중력농축조로 고형물회수율이 낮아 소화조로 유입되는 슬러지량이 증가됨에 따라 소화효율이 저하되고 있으므로 이에 대한 대안은 생슬러지나 잉여슬러지 모두 기계식농축방식이 필요할 것으로 사료되나 중력농축조를 사용하여야 된다면 생슬러지는 중력농축방식을 채택하고 잉여슬러지는 기계식농축방법을 채택하여 슬러지의 고형물회수율을 최대한 높이는 것이다. 둘째, 소화조의 가온방식으로 현재 분석된 처리장의 경우 직접가온방식을 간접 가온방식(열교환기식)으로 전환시키는 것이 중요하며, 셋째, 슬러지의 전처리 방안으로 각 처리장에 적합한 가용화시설을 도입하여 소화효율을 극대화시키는 것이다. 넷째, 가스교반방식을 기계식교반으로 전환시키는 것이며, 마지막으로 정기적인 준설을 통해 적정 체류시간을 확보하고 완전교반을 이룸으로서 소화효을 극대화시킬 수 있을 것으로 사료된다. 5개하수처리장에 대하여 소화조효율개선사업을 통한 바이오메탄의 사업타당성을 분석한 결과, 소화조효율개선이 이루어질 경우 2010년 가스발생량기준으로 30% ~ 100%정도 증가될 것으로 판단된다. 또한 모든 하수처리장에서 발생된 소화가스를 소화조가온에 사용하고 잉여된 가스는 소각시켜 자원으로 활용하지 않고 있는 것으로 조사되었는데, 이를 전력생산이나 바이오메탄으로 활용될 경우 매년 적게는 4억원정도(C하수처리장)에서 최대 30억원(A하수처리장)정도까지 수익을 창출할 수 있을 것으로 판단되었으며, 전력생산에 비해 바이오메탄 생산이 30~70%가량 더 많은 소득을 창출할 수 있는 것으로 나타났다. 각 처리장에 비용편익을 분석한 결과, A하수처리장의 경우 전력생산의 경우 순현재가치가 -1,169백만원으로 음(-)으로 조사되었으며, 바이오메탄생산의 경우 4,329백만원으로 양(+)으로 조사되어 사업타당성이 있는 것으로 분석되었으며, B하수처리시설의 경우 잉여슬러지를 가용화하여 소화조에 투입함으로써 소화가스 생산량을 극대화했을 때 전력생산 시 0.995로 1에 근접하였으며 바이오메탄 생산 시 1.337로 1이상으로 분석되었다. C하수처리장은 현재 잉여슬러지를 통합하여 처리하고 있으며 소화조 효율개선 사업 후에도 슬러지 저감량 및 바이오가스 생산에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되어 비용편익비가 전력생산 시 0.348, 바이오메탄생산 시 0.423으로 사업 타당성이 거의 없는 것으로 분석되었으나, C하수처리장과 근접되어 있는 석수처리장의 슬러지를 이송처리할 경우 사업타당성이 크게 증가할 것으로 판단된다. D하수처리시설의 경우 탈수처리하고 있는 잉여슬러지를 가용화하여 소화조에 투입하여 소화가스 생산량을 극대화시켰을 때 전력생산시 순현재가치는 -4,813백만원으로 음(-)으로 분석되었으며 바이오메탄생산 시에도 순현재가치가 -3,531백만원으로 사업 타당성이 없는 것으로 분석되었다. E하수처리장은 잉여슬러지 발생량이 타시설보다 많이 발생하는 시설로 편익부분에서 슬러지 저감량이 크게 발생하여 수익이 높아 비록 바이오가스 생산량이 적음에도 불구하고 전력생산 시 비용편익비가 0.904로 1에 근접하였으며 바이오메탄 생산 시는 0.993으로 1에 근접한 결과를 보여 사업타당성이 있는 것으로 분석되었다. 본 사업은 환경부 하수처리시설 에너지 자립화 계획에 따라 국고를 70%정도 확보할 수 있는 사업이라는 점과 수도권매립지의 하수슬러지 반입에 따른 문제점, 수처리에 있어 하수처리장 슬러지처리에 대한 종합적인 문제점을 고려할 때 본 사업을 반드시 추진하여할 것으로 판단된다.

하수슬러지 연료탄의 연료성상 및 연소특성에 관한 연구

박영수,박동규,김동주,정법묵 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

과거 해양투기에 의존하였던 하수슬러지 처리는 2012년 이후 해양투기가 전면금지 됨에 따라 슬러지의 순환자원화로 정책방향이 전환되고 있다. 국내 공공 하수처리시설은 569개소가 있으며, 2017년 기준 11,415톤/일의 하수슬러지가 발생하고 있다. 바이오매스인 하수슬러지는 생활하수에 포함된 유기물을 먹고 사는 미생물 군집으로서 건조, 성형 과정을 거쳐 약 3,500 kcal/kg 정도의 열량을 가진 연료로 전환된다. 최근 석탄화력발전소에서 하수처리 과정에서 발생하는 슬러지로 만든 바이오연료를 혼소해 전기를 생산하는 사례가 증가하고 있으며, 2017년 기준 국내 하수처리장에서 발생한 하수슬러지의 약 24%인 2,722톤/일이 연료화 되고 있다. 국내에서 발생되는 하수슬러지 전량을 화력발전소 석탄연료 대체용으로 사용할 경우 그 대체 효과는 연간 약 410억원으로 추산된다. 석탄과 비교하여 하수슬러지는 휘발성분의 함량이 높아 혼소비율이 높을 경우 연소특성이 변화되어 연소 불안정성이 야기될 가능성이 있다. 따라서 하수슬러지의 연료성상 및 연소특성 파악은 매우 중요하며 그에 관한 특성 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 1차 건조(Biodrying), 2차 건조(열적건조) 및 성형과정을 거쳐 생산된 함수율 10% 수준의 하수슬러지 연료탄에 대하여 먼저 공업분석, 원소분석, 발열량분석 등의 연료성상을 파악하였다. 그리고 석탄과의 혼소특성을 파악하기 위해 혼소율에 따른 열중량분석과 랩규모의 연소실험장치를 통한 연소배가스 분석을 실시하였다.

매립지 복토재로의 활용을 위한 하수슬러지 내 중금속의 고형화/안정화

박연진(Youn Jin Park),신원식(Won Sik Shin),최상준(Sang June Choi),이훈하(Hoon Ha Lee) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.7

본 연구에서는 하수슬러지를 매립지 복토재로 재활용하기 위해 래들슬래그, 시멘트, 인회석, 소석회를 첨가하여 하수슬러지 내 중금속(Cd, Cu, Ni, Pb, Zn)의 용출을 평가하였다. 하수슬러지의 용출 평가는 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 추출법과 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)를 통해 이루어졌으며, 중금속 결합 기작은 연속추출(sequential extraction)을 통해 평가하였다. EDTA 용출 결과 하수슬러지에 래들슬래그/시멘트/소석회의 투입량이 증가할수록 하수슬러지 내 중금속의 용출이 감소하였다. 그러나 인회석을 투입했을 때는 중금속 용출의 감소 효과가 거의 나타나지 않았으며, 이는 EDTA가 인회석에 의한 중금속 고정화를 방해하였기 때문이다. TCLP 용출 결과 하수슬러지 내 슬래그, 시멘트 또는 소석회의 투입량이 증가하여 용출액의 pH가 7 이상일 때는 Cu의 용출 농도가 원하수슬러지의 용출농도보다 증가하는 것으로 나타 났다. 그러나 인회석은 투입량이 증가할수록 중금속의 용출 농도가 감소하는 것으로 나타났다. 혼합 고화제를 투입한 하수슬러지의 중금속 용출 결과, 하수슬러지의 증량비 100%를 기준으로 래들슬래그 20% 와 소석회 l0% 를 투입한 혼합물이 최적의 고화 혼합 비율이며, 이 때 EDTA 추출법과 TCLP로 용출한 중금속의 농도가 가장 낮게 나타났다. 이러한 결과는 하수슬러지 내 중금속 결합이 약한 결합인 exchangeable fraction과 carbonate fraction에서 강한 결합인 organic fraction으로 이동하였음을 연속추출(SM&T, formaly BCR)을 통해 확인할 수 있었다. 하수슬러지와 고화제를 최적의 비율로 혼합한 혼합물을 폐기물공 정시험법으로 중금속 용출을 평가한 결과 Cu가 기준농도 이상으로 검출되었다. 그러나 TCLP에 따른 하수슬러지의 용출시험 결과 Ba, Cd, Cr, Pb의 항목에서 미국 환경보호청의 용출 기준을 만족하였다. The effects of chemical binders (ladle slag, ordinary portland cement (OPC), hydroxyapatite and calcium hydroxide) on the solidification/stabilization of heavy metals (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) in sewage sludge were evaluated by chemical leaching tests such as EDTA extraction, TCLP and sequential extraction. The results of EDTA extraction showed that heavy metal concentrations in sewage sludge were highly reduced after solidification/stabilization with slag, cement or calcium hydroxide. However, EDTA interrupted solidification/stabilization of heavy metals by hydroxyapatite. The TCLP-extracted heavy metal concentrations in sewage sludge after solidification/stabilization with chemical amendments were highly reduced. However, Cu concentration in the sewage sludge solidified/stabilized with slag, cement or calcium hydroxide increased because the pH of TCLP solution was higher than 7. Mixtures of sludge 1 : slag 0.2 : calcium hydroxide 0.1 (wt ratio) showed the least leachability in batch TCLP and EDTA extraction. The results of sequential extraction (SM&T, formaly BCR) indicated that the distribution of heavy metals changed from exchangable and carbonate fractions to strongly bound organic fraction. It was found that maximum leachate concentrations of Ba, Cd, Cr and Pb from sewage sludge amended with slag and calcium hydroxide were far below US EPA TCLP regulations.

하수슬러지 생물학적 건조 파일럿 및 실증 실험결과 분석

심명화 ( O Myunghwa Shim ),윤수경 ( Sue Kyoung Yun ),류돈식 ( Don Sik Ryu ),김윤희 ( Yoon Hee Kim ),이경신 ( Kyoung Sin Lee ),조성배 ( Sung-bae Jo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

수도권매립지 하수슬러지 반입비용 상승과 2018년도부터 시행되는 폐기물처분부담금제 도입으로 경제적인 하수슬러지 재활용 방안 모색이 필요하다. 하수슬러지를 생물학적 건조하여 연료로 사용하거나 퇴비화하여 퇴비로 사용하는 방식은 처리 비용이 저렴하다. 본 연구에서는 하수슬러지 생물학적 건조 파일럿 및 실증 실험결과를 분석하였다. 하수슬러지 169 kg(50% 중량비)에 음식물 잔재물 84 kg, 미생물활성유도제 55 kg, 코코피트 27kg를 혼합하여 초기 함수율을 55%로 낮추고 반응 1일 후부터 최소 유량으로 공기를 송풍하였다. 반응 1일 후부터 일 3회교반을 실시하였다. 혼합물 온도가 반응 1일만에 76℃까지 높게 올라가 반응 4일째까지 50℃ 이상 유지되었다. 혼합물 함수율은 초기 56%에서 반응 4일 후 45% 정도로 10% 정도 감소되었다. 하수슬러지 건조물 반송 실험에서는 건조슬러지(173 kg, 51%)를 하수슬러지(150 kg, 44%), 미생물활성유도제(15 kg, 4%)와 혼합하여 건조하였다. 반응 1일 후부터 지속적으로 공기를 송풍하고 교반하였다. 하수슬러지 혼합물 온도가 반응 1일만에 71℃까지 높게 올라갔으나 반응 2일째 대기온도로 낮아졌다. 이는 공기 송풍량을 높인 결과이다. 혼합물의 함수율은 초기 60%에서 반응 2일 후 약 51% 정도로 10% 정도 감소되었다. 미생물의 분해열을 유지하기 위해서는 적정 송풍량에서 공기 공급이 중요하다. 하수슬러지 10톤(53%)에 미생물활성유도제 2톤, 수피 3톤, 1차 발효퇴비 3.7톤을 포크레인으로 1차 혼합하고 혼합기에서 2차 혼합 후 반응로에 투입하였다. 송풍기 연속가동으로 공기 송풍하고 일 1-2회 포크레인으로 뒤집기를 실시하였다. 혼합슬러지 더미 상부 평균 온도는 반응 2일에 70℃까지 높아졌다. 혼합슬러지 함수율은 2일 후 54%로 높아진 후 7일째 44%까지 낮아졌다. 반송 실험으로 하수슬러지 10.2톤에 반송슬러지 5.5톤, 미생물활성유도제, 수피, 1차발효퇴비를 5.4톤을 포크레인으로 1차 혼합하고 혼합기에서 2차 혼합 후 반응로에 투입하였다. 송풍기를 연속으로 가동하고 일 1-2회 포크레인으로 뒤집기를 실시하였다. 혼합슬러지 더미 상부온도는 반응 5일째 66℃까지 높아졌고 함수율은 반응 10일째 45%까지 낮아졌다. 혼합슬러지 함수율 저감 효율을 높이기 위해 혼합슬러지 더미 위에서 로터리 교반기로 혼합해주고 발생된 수증기를 외부로 배출하여 수증기 증발효과를 높일 필요가 있다.

하수슬러지의 에너지 자원화를 위한 마이크로파 건조특성 분석

이성민(Lee Seongmin),이윤식(Lee Yoonsik) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.7

하수를 정화하는 과정에서 발생하는 슬러지는 과거 주로 매립되어 왔으나, 2003년 유기성 슬러지의 매립금지라는 폐기물 관리법이 개정됨에 따라 최근에는 주로 해양투기 되어왔다. 그러나 ‘런던협약 96의정서’에 의해 2011년부터 해양투기도 금지될 예정이어서, 세계 각국은 슬러지의 다양한 처리방법에 대해 노력하고 있다. 우리나라도 예외 없이, 하수슬러지의 합리적인 처리방법을 찾기 위해 현재 많은 전문가들이 노력하고 있으며, 그중 하나가 재생 에너지화이다. 슬러지의 재생 에너지화의 성패는 친환경적이고 경제적인 건조방법에 달려 있다 해도 과언이 아니다. 따라서 본 연구에서는 영동군에서 발생하고 있는 하수슬러지를 재생에너지화하기 위해, 슬러지의 화학적 특성을 분석하여 에너지화 가능성을 검토하고, 마이크로파를 물과 슬러지에 각각 조사하여 슬러지의 건조 특성과 효율성 등을 분석하였다. 그 결과, 영동군하수 슬러지는 중금속 성분이 매우 적고 열량이 3,370㎉/㎏ 이상으로 재생 에너지화하기에 적당함을 확인하였다. 또한, 마이크로파에 의한 슬러지 건조 특성을 분석한 결과, 슬러지 중량 대비 시간의 곡선은 투입 슬러지 량에 관계없이 늘어진 S자 형태의 거동특성을 보임은 물론 그 기울기가 일정함을 확인하였다. 또한, S 곡선을 변곡점 기준으로 세 영역으로 나눌 경우 두 번째 영역에서 건조가 가장 많이 일정하게 발생하며, 전체 건조량의 약 80% 이상임도 확인하였다. 본 결과는 향후 마이크로파를 이용한 full-scale 건조공정에서 투입 슬러지 대비 슬러지 건조량을 예측하는데 적용할 수 있다. 또한 본 실험 결과에 의하면, 마이크로파에 의한 건조능력이 약 1.0㎏/㎾ 이상을 보이고 있어 경제성도 갖고 있음을 확인하였다. Wastewater sludge had normally filled up in land before revising the law of waste material management in 2003, which does not permit landfill of organic sludge in Korea. After the law, most sludge has been littered in the ocean up to now. However, due to the London Convention 96 Protocol, littering sludge in the ocean will also be prohibited after 2011. This Protocol makes countries find out new methods to treat wastewater sludge. There is no exception in Korea too. Many researchers have urgently try to find out better ways to treat sludge. One of ways is to make sludge recycle energy and the success of it depends on drying method. Specifically, it really depends how to make sludge dry ecologic friendly and economic efficiently. Therefore, wastewater sludge produced in Youngdong was analyzed to make it energy resources in this study. The sludge was tested to analyze the drying and chemical characteristics of it by irradiating microwave. In the result, it is sure that the sludge has little heavy metals as like as others in country side. High calories, 3370 ㎉, shows that it has good potential to be recycle energy. Moreover, weight deduction of the sludge vs. time shows long S-curve and has same deduction ratio. Specifically, S-curve can be divided by three sections based on the curvature points. There are steady state reduction ratio of weight and approximately 80% of weight duction in the second section. This results can be used to estimate the amount of sludge reduction in the full-scale microwave dryer. Drying capacity of microwave shows approximately 1.0 ㎏/㎾/hr. It makes sure that sludge recycle energy has the potential of economic efficiency too.

하수슬러지를 이용한 완효성 규산칼륨비료의 제조방법(III) - 적용의 보편성 및 중금속 저감방안 -

나춘기 ( Na Choon-ki ),정일현 ( Chung Il-hyun ) 한국환경기술학회 2001 한국환경기술학회지 Vol.2 No.1

하수슬러지가 가지는 다양한 물리화학적 성상 변화 및 높은 중금속 함량은 하수슬러지를 규산칼륨비료의 규산원으로써 재활용하는데 있어 커다란 제약요소로 작용하고 있다. 따라서 이들 제약요소를 어떻게 극복할 것인가는 하수슬러지의 규산칼륨비료화를 위해 필수적 선결과제이다. 본 연구결과, 하수슬러지의 성상 변화가 규산칼륨비료화에 미치는 영향은 하수슬러지의 유기물 함량과 Ca 함량을 보정인자로 하여 첨가제의 첨가율을 조절함으로써 극복할 수 있음을 알 수 있었다. 위 보정인자 중 Ca의 보정은 다량의 Ca를 함유하는 하수슬러지(회분기준 CaO≥6wt.%)의 경우에만 요구되며, 적정 품질의 규산칼륨비료를 얻기 위한 Ca 함량은 최종 생산물 기준으로 CaO함량이 6~8wt.%의 범위였다. 하수슬러지 중의 중금속 함량은 규산칼륨비료 제조 공정에서 하수슬러지의 일부를 대체하여 석탄회, 제지슬러지, 정수슬러지 및 활석 등의 중금속 희석 보조제를 단독 또는 복합적으로 첨가함으로써 비료성능의 저하없이 효율적으로 저감시킬 수 있었다. 특히 활석은 중금속 희석 보조제로써 뿐만 아니라 규산칼륨비료 제조시 필수 첨가제인 Ca성분과 Mg성분을 대신할 수 있는 기능성 첨가제로서도 작용하는 등 그 효과가 뛰어났다. 결론적으로 하수슬러지를 규산칼륨비료의 제조원료로써 재활용하는데 있어 하수슬러지 성상 의 다양성이나 높은 중금속 함량은 첨가제의 첨가율을 조절하거나 중금속 희석 보조제를 첨가 함으로써 제어 가능하였다. In recycling of sewage sludge as a silicate source in the manufacture of potassium silicate fertilizer(PSF), there are played a significant limiting factor that sewage sludge have highly variable physicochemical properties depending on time and location and high concentration of heavy metals. Therefore, it must be predetermined how to clear their limiting factors in order to the recycling of sewage sludge as PSF. The results obtained from this study suggest that the affect of physicochemical variation of sewage sludge on the manufacturing process of PSF could be successfully cleared by readjustment of additives based on the discrepancy of organic and Ca content between sewage sludges. Ca adjustment was required only in the case of Ca-rich sewage sludge(CaO≥6wt.% in ash), and optimum range of Ca contents to achieve proper PSF quality was 6~8wt.% based on CaO of end product. The heavy metal content could also be reduced by means of individual or combined addition of diluents, such as coal fly-ash, paper mill sludge, water treatment sludge and talc, substituted for some ratio of sewage sludge without any serious degradation of PSF quality. It is worth to note that the talc was acted as heavy metal diluent and simultaneously as multi functional additive can be substituted for Ca and Mg compound which are essential additives for the manufacture of PSF.

하수슬러지와 음폐수 병합처리에서 유기물 분해율 특성 분석

이동진,정진,이수영,강준구,김기헌 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

하수슬러지 및 음폐수와 같은 유기성폐기물이 해양투기가 전면 금지되면서 육상처리 및 재활용처리가 관심이 되고 있다. 하수슬러지와 음폐수를 육상처리할 뿐만 아니라 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화가 그 처리에 좋은 대안으로 부각되고 있다. 최근 하수슬러지 혐기소화시설에서 음폐수를 병합처리가 경향이 늘고 있다. 본 연구에서는 하수슬러지만 혐기소화(S-Only)하는 9개 시설과 하수슬러지 혐기소화시 음폐수를 병합 처리(S-MIX)하는 6개 시설을 대상으로 연구하였다. 하수슬러지 혐기소화시설에서 음폐수를 병합 처리할 때에 유기물 분해효율을 분석하여 효과 분석을 하고자 하였다. 하수슬러지만 혐기소화할 경우는 평균적으로 총고형물(TS)이 2.9%, 휘발성고형물(VS)이 1.9%, VS/TS는 66.9% 이었으며, 하수슬리지에 음폐수를 병합처리하는 경우는 총고형물(TS)이 5.0%, 휘발성고형물(VS)이 3.5%, VS/TS는 71.5%이었다. 혐기성 소화 효율을 알아보기 위한 유기물 분해율은 하수슬러지만 처리할 경우는 31.5%이고, 음폐수와 병합처리할 경우는 향상되어 41.2%가 되었다. CODcr 제거율은 S-Only에서 43.3%, S-MIX에서 57.8% 이었다. 이와같이 음폐수를 하수슬러지 혐기소화시 투입할 경우 유기물 분해율이 증가하는 이유는 하수슬러지 자체가 총고형물 및 휘발성고형물이 매우 낮아 충분한 영양성분이 부족하기 때문으로 보여지고 있다. 또한 유기물 분해율이 45% 이상인 시설과 45% 이하인 시설을 비교하여 보면 TS와 VS가 각각 3 : 2 정도로 차이가 나는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 하수슬러지 혐기소화에서 음폐수를 적정 비율로 균질한 형태로 투입한다면 유기물 분해율에 향상할 수 있다고 조사되었다.